PLC在現代工業自動化建設中的有效應用

吳小芳

摘 要：PLC是在工業運用環境下研發的一款以數字運算進行操作的電子系統裝置，其在工業領域的廣泛應用給工業自動化控制領域帶來了新的發展。本文就PLC在現代工業自動化建設中的應用展開討論和分析，為PLC在現代工業自動化控制領域的發展提供有價值的參考。

關鍵詞：PLC；工業自動化；應用領域

1 PLC的組成結構

PLC是由電源、中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路及編程設備等主要構件組成，其中電源是整個系統的動力源泉，其作用是保證PLC各模塊的集成電路保持正常運行；中央處理器是系統進行邏輯計算，對整個系統進行協調控制，其是PLC的控制中樞和核心；存儲器的作用顧名思義就是存儲系統各個模塊運行過程中產生的數據信息，以及系統用戶程度、監控程度、邏輯變量等相關信息，存儲器主要包括系統程序存儲器和用戶程序存儲器；輸入輸出接口電路是PLC與現場設備進行信息輸入或輸出的連接通道，在該通道工作過程中，通常可以按照輸入輸出接口的點數來確定模塊的規格與數量，而各模塊最大規格和數量需由PLC系統底板的槽數來決定；編程設備是對PLC進行開發應用、監測運行和檢查維護，其不直接參與整個系統的運行與控制。上述所描述的幾種構件是PLC的主要組成構件，除此之外，還有功能模塊、通信模塊等重要組成構件。具體結構如圖1所示。

圖1 PLC的組成結構

2 PLC的工作原理

PLC在工業自動化控制系統中的工作流程主要由三個部分組成，即輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新。這三個部分的工作完成后才算一個掃描周期，其在現代工業自動化控制系統中的運行是按照標準速度重復完成三部分工作。

首先，輸入采樣，這一階段，PLC將各接口的狀態和數據讀入，然后存入I/O映象區中所對應的單元內，當掃面周期一致的情況下，存入單元內的狀態和數據不變。在此階段需要注意一個問題，當輸入脈沖信號時，需要保證輸入信號寬度大于一個掃描周期，這樣才能保證信號被讀入。

其次，用戶程度執行，PLC掃描用戶程序的順序形式是按梯形圖進行自上而下掃描的，而各梯形圖各個觸電構成的控制線路，是按照從左往右、先上后下的順序進行邏輯運算的。在該項工作完成后，需要根據運算結果，對輸出點的邏輯線圈內對應的存儲區狀態或I/O映象區狀態進行刷新處理，而排在上面的數據刷新需要在下一個掃描周期內進行。

最后，輸出刷新，這一階段是PLC工作流程的最后一個環節，在這過程中，中央處理單元要根據上部分的具體情況進行處理，對上部分I/O映象區內對相應的數據狀態進行刷新處理，另外，還需要在輸出電路中的驅動程序幫助下對鎖定電路進行刷新處理，驅動輸出電路輸出到相應的外設，以此完成PLC的一個工作流程。

3 PLC在現代工業自動化控制領域的應用

3.1 控制信息

在現代工業自動化系統中，PLC具備多種計算功能，對整個系統的運算起到十分重要的作用，如將數據進行傳送、轉換、運算及排序等。同時其還能夠對系統數據信息進行采集、處理和分析。若工業生產中顯示控制系統出現故障，PLC會根據故障時限進行階段檢測和監控，設備在進行連續工序內容執行時，通常會產生時間間隔，控制人員可以在設備同步運行時啟動定時器，將定時器發出的信號作為故障處理信號。但定時器的生效時間大于連續工序時間間隔，在系統出現故障后必然會影響或破壞連續關系，采用PLC的信息控制可以有效避免故障程序出錯，從而降低系統故障控制的難度。

3.2 控制模擬量

工業生產過程中，要對設備的溫度、速度、壓力等連續變化的模擬量進行控制，PLC可以根據不同控制對象的具體情況進行編程和模擬，將各種連續變化的模擬量轉換為數字信號，從而實現更加準確地控制，保證工作熱處理過程達到控制標準，各工業自動化熱處理過程的控制與維護帶來有效保障。

3.3 控制開關量

隨著現代工業自動化控制的不斷發展，PLC的發展與運用水平不斷提高，以往的繼電器電路被軟件虛擬繼電器所取代，其不僅可供單臺設備運用與控制，還可供多臺設備運用與控制，從而實現以開關量輸入輸出為控制邏輯的大范圍應用，并形成集成化水平較高的控制系統。PLC設計數字運算系統在工業環境中應用具有較大的優勢，其具有維修方便、可靠性高、抗干擾能力強、運算速度快等優點，有效提高了工業生產效率和質量。

3.4 位置控制

PLC的位置控制在工業自動化控制系統中發揮著重要的作用，由于工業設備制造過程中，需要對各種設備的補償、搬運定位、主軸精確度等進行控制，而這些控制工作都屬于位置控制的范疇。PLC的位置控制主要是在工業自動化控制系統中，對各種設備的步進電機進行控制，以此實現脈沖控制，從而達到對整個位置實施控制的目的。

3.5 系統集中控制

PLC可以利用網口組成工業以太網絡，然后使其在一個集中的網絡中進行其他控制器的數據交換，從而實現集中監控，這是實現系統集中控制的有效方法之一。PLC還可以利用串口組成現場總線，在其底板的通迅功能控制儀器上讀取數據，以此達到集中控制的目的；另外還能對動態畫面進行遠程集中控制，其實現方法是利用PLC連接觸摸屏或者上位機組態軟件。

4 PLC在現代工業自動化控制領域的應用前景

當前，PLC在工業生產活動中已經全面實現各環節的自動化控制，隨著PLC在各種數字運算和模擬量控制方面的應用水平不斷提高，其將逐步成為工業自動化控制領域的主流控制設備。PLC的自動化控制功能符合工業現代化發展的要求，其能夠為現代工業生產提供科學完善的控制方案，工廠利用PLC對自動化系統進行控制，同時也能對中央控制器提供可靠的監測數據，提高產品檢測質量。

傳統的PC機上，PLC的主要用來進行電腦編程器操作，但是工業環境下需要配合工業控制計算機來運用，然而，隨著計算機軟件的開發與應用，這一問題得到有效解決，由此可見，PLC在工業自動化領域中的應用將會越來越廣闊。從未來發展趨勢來看，PLC應用功能將主要以擴大容量、提高傳輸速度為主，而且還會不斷提高生產技術，加大高級編程語言的設計，發展多樣化的PLC產品，從而使其成為我國工業自動化未來發展的重要技術力量。

5 結束語

綜上所述，PLC在現代工業自動化建設中的應用，不僅能夠在一定程度上節約大量資源，還能提高工業行業的自動化水平，提高工業生產效率和質量，使工業自動化控制領域中的各項工作保持穩定、有序的運行狀態，使其更加完善和便利。因此，加強對PLC在工業自動化控制系統中的應用分析，對促進PLC在工業自動化建設中的發展與應用有著極其重要的現實意義。

參考文獻

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